高频载波恢复技术：锁频锁相环解析

"用作载波恢复的锁频锁相环 (2000年) - 孟利民, 陈文正, 杨刚 - 浙江大学学报(工学版) - 2000年5月 - 文章编号:1008-973X(2000)03-0239-04" 本文深入探讨了一种特殊的锁相环——锁频锁相环（FPLL）的电路结构和工作原理，该环路特别适用于需要广大的捕捉范围以及精细跟踪特性的应用领域。在高清晰度电视（HDTV）的 vestigial sideband (VSB) 传输系统中，载波恢复是一个关键环节，而FPLL在此找到了重要的应用。 锁相环（PLL）是一种常见的频率和相位控制电路，其频率捕捉范围和闭环噪声带宽受到低通滤波器和闭环增益的影响。然而，传统的PLL在处理频率差距较大时，可能无法在合理时间内锁定。这是因为低通滤波器输出的非正弦波形中，仅包含少量的直流成分，导致锁定时间随初始频偏增加而指数增长。为解决这个问题，FPLL引入了频率和相位捕捉器，能够分别在频率捕捉和相位锁定两个阶段发挥作用。 在频率捕捉模式下，FPLL的行为类似于频率偏差捕捉器。它能产生与输入信号和压控振荡器（VCO）输出信号之间的频率偏差成比例的直流电压，使得环路能够在较宽的频率范围内迅速锁定。一旦频率锁定，FPLL转为相位锁定模式，此时它表现出相位锁定器的特性，输出与输入信号和VCO相位偏差成比例的直流电压，实现精确的相位跟踪。 FPLL的电路结构包括输入信号处理、同步探测器、低通滤波器和压控振荡器等部分。输入的中频信号通过一对正交驱动的同步探测器转化为基带信号，随后通过低通滤波器滤除高频成分，只保留差频信号。这种鉴相方式依赖于低通滤波器的相位响应，确保了信号的有效解调和处理。 FPLL是一种兼顾捕捉范围和跟踪精度的锁相技术，特别适合对载波恢复有高要求的HDTV VSB传输系统。其独特的设计和工作机制使其在现代通信系统中具有广泛的应用前景，尤其是在提高系统性能和降低锁定时间方面显示出显著优势。通过深入理解和优化FPLL，可以进一步提升数字通信系统的稳定性和效率。